OSI七层模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网路之间实现可靠的通信,因而其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输。
完成中继功能的节点一般称为中继系统。在OSI七层模型中,处于不同层的中继系统具有不同的名称。
一个设备工作在哪一层,关键看它工作时借助哪一层的数据背部信息。集线器工作时,是以MAC腹部来决定转发端口的,因而其实它是数据链路层的设备。
具体说:
化学层:网卡,网线,网桥,中继器,调制混频器
数据链路层:集线器,交换机
网路层:路由器
网段工作在第四层传输层及其以上
网桥是化学层设备,采用广播的方式来传输信息。
交换机就是拿来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机),才能进行地址学习,采用储存转发的方式来交换报文.。
路由器的一个作用是连通不同的网路,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提升通讯速率,减少网路系统通讯负荷,节省网路系统资源,提升网路系统畅通率。
交换机和路由器的区别
交换机拥有一条很高带宽的肩膀总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条总线上,控制电路收到数据包之后,处理端口会查找显存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在那个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在则广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部MAC地址表中。
使用交换机也可以把网路“分段”,通过对照MAC地址表,交换机只容许必要的网路流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,降低误包和错包的出现,防止共享冲突。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网关,联接在其上的网路设备只身享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,但是这两个传输都享有网路的全部带宽,都有着自己的虚拟联接。即便这儿使用的是的以太网交换机,这么该交换机这时的总流通量就等于2×=,而使用的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出。
其实,交换机是一种基于MAC地址辨识,能完成封装转发数据包功能的网路设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其储存在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间构建临时的交换路径,使数据帧直接由源地址抵达目的地址。
从过滤网路流量的角度来看,路由器的作用与交换机和集线器十分相像。并且与工作在网路化学层,从数学上界定网关的交换机不同,路由器使用专门的软件合同从逻辑上对整个网路进行界定。比如,一台支持IP合同的路由器可以把网路界定成多个子网关,只有指向特殊IP地址的网路流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器就会重新估算其校准值,并写入新的数学地址。因而,使用路由器转发和过滤数据的速率常常要比只查看数据包化学地址的交换机慢。而且,对于这些结构复杂的网路,使用路由器可以提升网路的整体效率。路由器的另外一个显著优势就是可以手动过滤网路广播。
网桥与路由器在功能上有哪些不同?
首先说HUB,也就是网桥。它的作用可以简单的理解为将一些机器联接上去组成一个局域网。而交换机(亦称交换式网桥)作用与网桥大体相同。而且二者在性能上有区别:网桥采用的式共享带宽的工作方法,而交换机是独享带宽。这样在机器好多或数据量很大时,二者将会有比较显著的。而路由器与以上二者有显著区别,它的作用在于联接不同的网关而且找到网路中数据传输最合适的路径。路由器是形成于交换机以后,如同交换机形成于网桥以后,所以路由器与交换机也有一定联系,不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别彰显在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在数据链路层,而路由器一开始就设计工作在网路层。因为交换机工作在数据链路层,所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在网路层,可以得到更多的合同信息,路由器可以作出愈发智能的转发决策。
(2)数据转发所根据的对象不同
交换机是借助数学地址或则说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是借助IP地址来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网路。MAC地址一般是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,并且早已固化到了网卡中去,通常来说是不可修改的。而IP地址则一般由网路管理员或系统手动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机联接的网关仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机联接的所有网关上传播,在个别情况下会造成通讯拥挤和安全漏洞。联接到路由器上的网关会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。即使第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,而且各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流依旧须要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由合同的数据包传送和未知目标网路数据包的传送,因而可以避免广播风暴。
化学层
在OSI参考模型中,数学层(Layer)是参考模型的最低层,也是OSI模型的第一层。
化学层的主要功能是:借助传输介质为数据链路层提供化学联接,实现比特流的透明传输。
化学层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和化学设备的差别。使其前面的数据链路层毋须考虑网路的具体传输介质是哪些。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化,对传送的比特流来说,这个电路似乎是看不见的。
数据链路层
数据链路层(DataLinkLayer)是OSI模型的第二层,负责构建和管理节点间的链路。该层的主要功能是:通过各类控制合同,将有差错的化学信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。
在计算机网路中因为各类干扰的存在,化学链路是不可靠的。因而,这一层的主要功能是在化学层提供的比特流的基础上,通过差错控制、流量控制方式,使有差错的数学线路变为无差错的数据链路,即提供可靠的通过化学介质传输数据的方式。
该层一般又被分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。
MAC子层的主要任务是解决共享型网路中多用户对信道竞争的问题,完成网路介质的访问控制;
LLC子层的主要任务是完善和维护网路联接,执行差错校准、流量控制和链路控制。
数据链路层的具体工作是接收来自数学层的位流方式的数据,并封装成帧,传送到上一层;同样,也将来自下层的数据帧,拆装为位流方式的数据转发到化学层;而且,还负责处理接收端发回的确认帧的信息,便于提供可靠的数据传输。
网路层
网路层(Layer)是OSI模型的第三层,它是OSI参考模型中最复杂的一层,也是通讯子网的最初三层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要任务是:通过路由选择算法,为报文或分组通过通讯子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发,构建、维持和中止网路的联接。具体地说,数据链路层的数据在这一层被转换为数据包,之后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网路设备传送到另一个网路设备。
通常地,数据链路层是解决同一网路内节点之间的通讯物理层传输的是,而网路层主要解决不同子网间的通讯。诸如在广域网之间通讯时,必然会碰到路由(即两节点间可能有多条路径)选择问题。
在实现网路层功能时,须要解决的主要问题如下:
轮询:数据链路层中使用的数学地址(如MAC地址)仅解决网路内部的轮询问题。在不同子网之间通讯时,为了辨识和找到网路中的设备,每一子网中的设备就会被分配一个惟一的地址。因为各子网使用的化学技术可能不同,因而这个地址应该是逻辑地址(如IP地址)。
交换:规定不同的信息交换方法。常见的交换技术有:线路交换技术和储存转发技术,前者又包括报文交换技术和分组交换技术。
路由算法:当源节点和目的节点之间存在多条路径时,本层可以依据路由算法,通过网路为数据分组选择最佳路径,并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。
联接服务:与数据链路层流量控制不同的是,后者控制的是网路相邻节点间的流量,前者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于避免阻塞,并进行差错测量。
传输层
OSI下3层的主要任务是数据通讯,上3层的任务是数据处理。而传输层(Layer)是OSI模型的第4层。因而该层是通讯子网和资源子网的插口和桥梁,起到承上启下的作用。
该层的主要任务是:向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制,保证报文的正确传输。传输层的作用是向高层屏蔽上层数据通讯的细节,即向用户透明地传送报文。该层常见的合同:TCP/IP中的TCP合同、网络中的SPX合同和谷歌的/合同。
传输层提供会话层和网路层之间的传输服务,这些服务从会话层获得数据,并在必要时,对数据进行分割。之后,传输层将数据传递到网路层,并确保数据能正确无误地传送到网路层。为此,传输层负责提供两节点之间数据的可靠传送,当两节点的联系确定以后,传输层则负责监督工作。综上,传输层的主要功能如下:
传输联接管理:提供完善、维护和拆除传输联接的功能。传输层在网路层的基础上为高层提供“面向联接”和“面向无接连”的两种服务。
处理传输差错:提供可靠的“面向联接”和不太可靠的“面向无联接”的数据传输服务、差错控制和流量控制。在提供“面向联接”服务时,通过这一层传输的数据将由目标设备确认,假如在指定的时间内未收到确认信息,数据将被重发。
监控服务质量。
会话层
会话层(Layer)是OSI模型的第5层,是用户应用程序和网路之间的插口,主要任务是:向两个实体的表示层提供完善和使用联接的方式。将不同实体之间的表示层的联接称为会话。因而会话层的任务就是组织和协调两个会话进程之间的通讯,并对数据交换进行管理。
用户可以根据半双工、单工和全双工的方法构建会话。当构建会话时,用户必须提供她们想要联接的远程地址。而这种地址与MAC(介质访问控制子层)地址或网路层的逻辑地址不同,它们是为用户专门设计的,更易于用户记忆。域名(DN)就是一种网路上使用的远程地址诸如:就是一个域名。会话层的具体功能如下:
会话管理:容许用户在两个实体设备之间构建、维持和中止会话,并支持它们之间的数据交换。比如提供单方向会话或单向同时会话,并管理会话中的发送次序,以及会话所占用时间的长短。
会话流量控制:提供会话流量控制和交叉会话功能。
轮询:使用远程地址构建会话联接。l
出错控制:从逻辑上讲会话层主要负责数据交换的完善、保持和中止,但实际的工作却是接收来自传输层的数据,并负责纠正错误。会话控制和远程过程调用均属于这一层的功能。但应注意,此层检测的错误不是通讯介质的错误,而是c盘空间、打印机缺纸等类型的中级错误。
表示层
表示层(Layer)是OSI模型的第六层,它对来自应用层的命令和数据进行解释,对各类句型赋于相应的含意,并根据一定的格式传送给会话层。其主要功能是“处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和加密揭秘”等。表示层的具体功能如下:
数据格式处理:协商和构建数据交换的格式,解决各应用程序之间在数据格式表示上的差别。
数据的编码:处理字符集和数字的转换。比如因为用户程序中的数据类型(整型或实型、有符号或无符号等)、用户标示等都可以有不同的表示方法,因而,在设备之间须要具有在不同字符集或格式之间转换的功能。
压缩和解压缩:为了降低数据的传输量,这一层还负责数据的压缩与恢复。
数据的加密和揭秘:可以提升网路的安全性。
应用层
应用层(Layer)是OSI参考模型的最高层,它是计算机用户,以及各类应用程序和网路之间的插口,其功能是直接向用户提供服务,完成用户希望在网路上完成的各类工作。它在其他6层工作的基础上,负责完成网路中应用程序与网路操作系统之间的联系,构建与结束使用者之间的联系,并完成网路用户提出的各类网路服务及应用所需的监督、管理和服务等各类合同。据悉,该层还负责协调各个应用程序间的工作。
应用层为用户提供的服务和合同有:文件服务、目录服务、文件传输服务(FTP)、远程登陆服务()、电子电邮服务(E-mail)、打印服务、安全服务、网络管理服务、数据库服务等。上述的各类网路服务由该层的不同应用合同和程序完成,不同的网路操作系统之间在功能、界面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各类应用程序插口等各个方面的差别是很大的。应用层的主要功能如下:
用户插口:应用层是用户与网路,以及应用程序与网路间的直接插口,致使用户才能与网路进行交互式联系。
实现各类服务:该层具有的各类应用程序可以完成和实现用户恳求的各类服务。
OSI7层模型的小结
因为OSI是一个理想的模型,因而通常网路系统只涉及其中的几层,极少有系统才能具有所有的7层,并完全遵守它的规定。
在7层模型中,每一层都提供一个特殊的网路功能。从网路功能的角度观察:下边4层(化学层、数据链路层、网络层和传输层)主要提供数据传输和交换功能,即以节点到节点之间的通讯为主;第4层作为上下两部份的桥梁,是整个网路体系结构中最关键的部份;而上3层(会话层、表示层和应用层)则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。简言之,下4层主要完成通讯子网的功能,上3层主要完成资源子网的功能。
以下是TCP/IP分层模型
┌────------────┐┌─┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┬─┬─-┐
│││D│F│W│F│H│G│T│I│S│U││
│││N│I│H│T│T│O│E│R│M│S│其│
│第四层,应用层││S│N│O│P│T│P│L│C│T│E││
││││G│I││P│H│N││P│N││
││││E│S│││E│E│││E│它│
││││R││││R│T│││T││
└───────------─┘└─┴─┴─-┴─┴─-┴─┴─-┴─┴─-┴─┴-─┘
┌───────-----─┐┌─────────-------┬──--------─────────┐
│第三层,传输层││TCP│UDP│
└───────-----─┘└────────-------─┴──────────--------─┘
┌───────-----─┐┌───----──┬───---─┬────────-------──┐
││││ICMP││
│第二层,网间层││└──---──┘│
│││IP│
└────────-----┘└────────────────────-------------─-┘
┌────────-----┐┌─────────-------┬──────--------─────┐
│第一层,网路插口││ARP/RARP│其它│
└────────------┘└─────────------┴─────--------──────┘
TCP/IP四层参考模型
TCP/IP合同被组织成四个概念层,其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP合同族并不包含数学层和数据链路层,因而它不能独立完成整个计算机网路系统的功能,必须与许多其他的合同协同工作。
TCP/IP分层模型的四个合同层分别完成以下的功能:
第一层:网路插口层
包括用于协作IP数据在已有网路介质上传输的合同。实际上TCP/IP标准并不定义与ISO数据链路层和化学层相对应的功能。相反,它定义像地址解析合同(,ARP)这样的合同,提供TCP/IP合同的数据结构和实际化学硬件之间的插口。
第二层:网间层
对应于OSI七层参考模型的网路层。本层包含IP合同、RIP合同(,路由信息合同),负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文合同(,ICMP)拿来提供网路确诊信息。
第三层:传输层
对应于OSI七层参考模型的传输层,它提供两种端到端的通讯服务。其中TCP合同()提供可靠的数据流运输服务,UDP合同(Use)提供不可靠的用户数据报服务。
第四层:应用层
对应于OSI七层参考模型的应用层和抒发层。因特网的应用层合同包括、Whois、FTP(文件传输合同)、、HTTP(超文本传输合同)、(远程终端合同)、SMTP(简单电邮传送合同)、IRC(因特网中继会话)、NNTP(网路新闻传输合同)等物理层传输的是,这也是本书即将讨论的重点